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2007 Fiscal Year Annual Research Report

イオン伝導体ナノ構造による空間電荷と局所歪の制御

Research Project

Project/Area Number 16074202
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐多 教子  Tohoku University, 大学院・工学研究科, 准教授 (20271984)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長尾 祐樹  東北大学, 特定領域研究推進支援センター, 助教 (20431520)
Keywords人工超格子 / MBE,エピタキシャル / 表面・界面物性 / 燃料電池 / 格子欠陥
Research Abstract

本研究では,パルスレーザデポジション(PLD)法を用いてナノメータスケールで人工的な界面構造を構築し,界面での局所的な配列の変化がイオン拡散に及ぼす影響について調べることを目的として行った.モデル物質としてプロトン導電性ペロブスカイト型酸化物として知られるYをドープしたSrZrO_3を選択した.PLD法により(001)MgO基板上にSrZrO_3層を成膜し,SrZrO_3層とYのドーパント層を交互に積層することでドーパント層を周期的に挿入した人工的な多層膜を作製した.結晶構造とプロトン伝導性,電子構造の関係について研究を行った.
作製した多層膜は人工的に数原子層の酸化イットリウムが挿入された平坦な界面を持つエピタキシャルな構造であることがわかった.また,この人工的なヘテロ界面を有する構造がプロトン導電性を有していること,および,プロトン導電性が多層膜の周期に依存することを明らかにした.一方,多層膜のバンドギャップ付近の電子構造はバルク結晶とは異なり,バルク結晶のO1sのX線吸収スペクトルにおいて観測されるバンドギャップ内のアクセプター準位やホールの構造はほとんど存在しないことが明らかになった。
本研究によって,多層膜ではバルク結晶とはプロトン伝導する温度領域,活性化エネルギーなどが異なり,プロトン導電性に大きな違いがあることがわかった.このような薄膜,多層腺による研究はこの種のプロトン伝導体で問題となっている高い粒界抵抗の原因を明らかにするのにも役立つと期待される.

  • Research Products

    (14 results)

All 2008 2007

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Study of proton-conducting oxides by artificial modulation of dopant distribution2007

    • Author(s)
      D. Hondo
    • Journal Title

      Solid State Ionics 178

      Pages: 685-690

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microstructures and grain boundary conductivity of BaZr1-xYxO3 (x-0.05, 0.10, 0.15) ceramics2007

    • Author(s)
      Fumitada Iguchi
    • Journal Title

      SOLID STATE IONICS 178

      Pages: 691-695

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of La_<0.6>Sr_<0.4>FeO_3/La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_3 mixed ion conducting superlattices by PLD2007

    • Author(s)
      Noriko SATA
    • Journal Title

      SOLID STATE IONICS 178

      Pages: 1563-1567

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microstructures and grain boundary conductivity of BaZr_<1-x>Y_xO_3 (x-0.05, 0.10, 0.15) ceramics2007

    • Author(s)
      Fumitada IGUCHI
    • Journal Title

      SOLID STATE IONICS 178

      Pages: 691-695

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 多層膜構造によるプロトン導電性酸化物中の人工的なドーパント分布制御2007

    • Author(s)
      佐多教子
    • Journal Title

      豊田研究報告 60

      Pages: 111-116

  • [Presentation] Study of SrZrO_3 thin films fabricated by pulsed laser deposition2008

    • Author(s)
      Noriko Sata
    • Organizer
      The 5th International Conference on Mechanical Science Based on Nanotechnology
    • Place of Presentation
      仙台(国内)
    • Year and Date
      2008-03-07
  • [Presentation] Synthesis of Hetero-Interface of Proton Conducting Oxides2007

    • Author(s)
      Noriko Sata
    • Organizer
      2nd International Conference on Physics of Solid State Ionics
    • Place of Presentation
      横浜(国内)
    • Year and Date
      2007-12-18
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Study Of Hetero-Interface Of Proton Conducting Oxides Fabricated By Pulsed Laser Deposition2007

    • Author(s)
      Noriko Sata
    • Organizer
      Third International Symposium on Chemistry of Coordination Space
    • Place of Presentation
      淡路島(国内)
    • Year and Date
      2007-12-11
  • [Presentation] PLD法によるプロトン導電性酸化物の人工的なヘテロ界面の生成2007

    • Author(s)
      佐多教子
    • Organizer
      第32回 固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      名古屋(国内)
    • Year and Date
      2007-12-08
  • [Presentation] BaZrO_3プロトン導電体粒界界面におけるプロトン伝導機構2007

    • Author(s)
      井口史匡
    • Organizer
      第32回 固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      名古屋(国内)
    • Year and Date
      2007-12-08
  • [Presentation] 人工的なドーパント分布の制御によるプロトン導電性酸化物の研究2007

    • Author(s)
      佐多教子
    • Organizer
      日本物理学会第62回年次大会
    • Place of Presentation
      札幌(国内)
    • Year and Date
      2007-09-24
  • [Presentation] 高温XRD測定によるSrZrO_3薄膜のエピタキシャルな結晶化の観察2007

    • Author(s)
      野原佑太
    • Organizer
      電気化学秋季大会
    • Place of Presentation
      東京(国内)
    • Year and Date
      2007-09-20
  • [Presentation] 人工的なヘテロ界面の生成によるプロトニクスの研究2007

    • Author(s)
      佐多教子
    • Organizer
      第46回 固体イオニクス研究会
    • Place of Presentation
      大分(国内)
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] Proton dynamics in Sr-doped LaScO_3 single crystals studied by impedance and optical spectroscopy2007

    • Author(s)
      Noriko Sata
    • Organizer
      16th international conference on Solid State Ionics
    • Place of Presentation
      上海(中国)
    • Year and Date
      2007-07-04

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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